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由于农村地区经济发展相对滞后,居民分散居住,缺乏完善的污水收集系统,开发分散式生活污水处理技术成为了农村生活污水处理研究的热点。基于“污水转化为能源和资源”理念,兼顾污水除臭技术要求,结合生物和生态处理工艺的优势,本研究开发了“毛毡式厌氧滤池(Anaerobic wool-felt filter reactor,AWFR)-缺氧滤池(Anoxic filter,ANF)-跌水生物转盘(Water-dropping-self-rotating biological contactor,WDSRBC)-种植型湿地(Plant-type construct wetland,PCW)”组合工艺,将污水中的有机物通过AWFR单元转化为甲烷,应用WDSRBC硝化液回流至缺氧滤池反硝化除臭,并种植蔬菜和粮食于PCW系统实现氮、磷资源化利用。主要研究内容和结果如下:首先采用小试AWFR考察毛毡填充率对启动效能的影响,结果表明随着填充率的增加,系统对COD和SS的去除效能增强。适当的提高系统填料填充率有利于缩短AWFR启动时间稳定运行效能。为了防止过高毛毡填充率对系统造成堵塞,综合考虑建议AWFR系统的填充率为40%。其次考察不同季节水力停留时间HRT对AWFR运行效能的影响,利用物料平衡分析有机物的转化途径,从微生物学的角度分析系统内微生物多样性。研究发现随着HRT延长,COD去除率提高,出水VFA降低。季节性温度的降低造成系统需要更长的HRT来稳定运行效能。全年运行效能表明COD去除率和日产气量随着季节性温度的升高和HRT的缩短而显著提高。夏季日产气量达到峰值10.7L/d。COD平衡分析表明约有43.5%-52.5%的进水COD被转化为甲烷。季节温度和HRT的变化造成优势甲烷菌由夏季乙酸型产甲烷菌转为冬季氢营养型甲烷菌,参与有机物代谢转化的芽孢杆菌属始终为优势细菌菌属,以保证系统达到新的平衡状态。WDSRBC以跌水的方式驱动改进传统生物转盘,通过响应曲面法以跌水高度,HRT和进水氨氮浓度为因素,氨氮去除率为响应值构建WDSRBC对氨氮去除率预测模型优化装置结构,考察各因素以及各因素之间交互作用对系统氨氮去除率的影响。结果表明进水氨氮浓度、跌水高度、HRT、HRT与跌水高度之间、HRT与进水氨氮浓度之间的交互关系显著。跌水高度在0.6m,HRT在2.2h以上,进水氨氮浓度在20-50mg/L范围内,系统对氨氮的去除率维持在80%以上。ANF-WDSRBC系统通过调整回流比,HRT,进水溶解氧(DO)和硝酸盐负荷优化系统效能。结果表明在除臭方面,出水嗅阈值(TON)随回流比增大,HRT延长,进水DO和硝酸盐负荷提高而降低。在脱氮方面,TN去除率随回流比增大先升高再降低。HRT的延长和硝酸盐负荷增大有利于提高TN去除效能。DO显著提高容易抑制系统反硝化造成TN去除率下降。系统在回流比100%,HRT为8.8h下运行,出水COD,氨氮和TN的平均浓度分别为35.0mg/L,3.7mg/L和17.1mg/L,硫化物的平均出水浓度为0.95mg/L,TON平均值为16.2,达到《恶臭污染物排放标准》(GB1554-93)二级标准。系统内微生物菌群协同作用,硫杆菌属参与反硝化脱硫除臭代谢,索氏菌属和芽孢杆菌属参与反硝化脱氮代谢,亚硝化单胞菌属,亚硝化螺旋菌属,芽孢杆菌属和硝化螺旋菌属参与硝化反应。通过在种植型湿地PCW栽种空心菜、水稻、水芹和小麦研究系统对氮、磷资源化利用,结果表明PCW对TN和TP去除率随着水力负荷的降低呈现上升趋势,低水力负荷运行有利于提高PCW内植物产量。在水力负荷0.2 m3/(m2·d)下长期运行,夏秋季空心菜水稻的吸收对氮、磷去除率的贡献分别为18.2%和31.9%,高于冬春季节水芹小麦组合系统(TN:15.1%,TP:23.4%)。